基于STM32开路清障车控制系统设计.docx

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1、摘要IAbstractII弓I言11总体方案论证与设计31.1 设计方案31.2 主控模块的选型和论证32系统硬件电路设计52.1 主控模块设计52.1.1 STM32单片机概述52.1.2 STM32单片机最小系统电路52.2 MCU主要实现功能62.3 火焰传感器72.4 超声波模块82.5 驱动模块102.6 稳压模块112.7 继电器模块123系统软件设计143.1 编程工具Keil简介143.2 程序设计原理143.3 小车功能设计154系统调试16结论18参考文献19附录1系统原理图21附录2主要程序22致谢30摘要近年来随着科技的快速的向前推进，伴随着单片机及其应用方面的技术不断

2、开发与优化，单片机大量应用于生活的各个领域，高性价比和功能更为强大的单片机甚至应用于军事科研领域，警用机器人就大量使用单片机作为主控芯片，更强大的功能，也为机器人完成复杂的任务提供高质量的保障。为了应对未来复杂的战场和道路情况，警用机器人虽然可以完成城市反恐任务，但是对于复杂地形，却缺乏一定的环境适应能力，对于野外使用，阻碍众多；军队中的侦察和探明路况的任务，任务繁杂，但又是行军中不可或缺的重要一环，结合这两种情况，一种能够适应野外复杂地形，并且兼顾清理障碍的野外作战的开路清障车应运而生。开路清障车可以通过车载的各个高性能模块，应对道路上的各种突发情况，利用火力模块进行大型障碍物清理，火焰模块

3、解除火情，从而降低野外行军风险，为部队快速开辟安全道路，实现快速高效的行军。本次设计利用STM32单片机芯片为核心控制器实现开路清障车控制系统的逻辑控制，包含火焰传感器、驱动模块、超声波模块等外围电路。通过实践结果表明，以STM32系列芯片为主的设计可以满足整体需求，预期的功能均可实现。关键词：单片机；警用机器人；超声波模块；传感器AbstractAlongwiththerapidadvanceofscienceandtechnologyinrecentyears,withthecontinuousdevelopmentandsingle-chipcomputertechnologyandit

4、sapplicationtooptimize,MCUusedineveryfieldoflifeingreatquantities,cost-effectiveandmorepowerfulSCMappliedinmilitaryscientificresearch,andevenpolicerobotisextensiveuseofsinglechipmicrocomputerasmaincontrolchip,themorepowerfulfeatures,alsoprovidesthehighqualityfortherobottoaccomplishcomplextasks.Inord

5、ertocopewiththecomplexbattlefieldandroadsituationinthefuture,althoughthepolicerobotcancompletetheanti-terroristtaskinthecity,itlackstheabilitytoadapttotheenvironmentforthecomplexterrain.Thetaskofreconnaissanceandroadconditionexplorationinthearmyiscomplicated,butitisalsoanindispensableandimportantpar

6、tofthemarch.Incombinationwiththesetwosituations,akindofopenroadclearingvehiclethatcanadapttothecomplexterraininthefieldandtakeaccountoftheobstaclesinthefieldoperationcameintobeing.Theopen-circuitblockremoverscandealwithvariousemergenciesontheroadthroughvarioushigh-performancemodulesonthevehicle,uset

7、hefirepowermoduletocleanuplargeobstacles,andtheflamemoduletoremovethefire,soastoreducetheriskofwildmarching,openupasaferoadforthetroopsquickly,andrealizefastandefficientmarching.ThisdesignUSEStheSTM32microcontrollerchipasthecorecontrollertorealizethelogiccontroloftheopencircuittroubleshootingvehicle

8、controlsystem,includingtheflamesensor,drivingmodule,ultrasonicmoduleandotherperipheralcircuits.TheresultsofpracticeshowthatthedesignofSTM32serieschipscanmeettheoverallrequirementsandalltheexpectedfunctionscanberealized.Keywords:SingleChipMicrocomputer;Policerobots;ultrasonicmodule;Sensor引言1作用和意义在部队行

9、军中，部队大都会派遣侦察兵，在前方进行侦察并探明路况，为大部队开拓道路，当遭遇到中大型的障碍物时候，需要汇报回大部队，大部队派出工兵或者装甲车进行爆破清理。对于瞬息万变的战场，这无疑会耗费大量的时间和精力甚至贻误战机。而在城市反恐作战中，特警配备有排爆机器人，用于运输危险品，远程排爆作业，用来降低人员伤亡，增加安全保障，可以应对一般的反恐作业。为了应对未来复杂的战场和道路情况，排爆机器人虽然可以完成城市反恐任务，但是对于复杂地形，却缺乏一定的环境适应能力，对于野外使用，阻碍众多；军队中的侦察和探明路况的任务，任务繁杂，但又是行军中不可或缺的重要一环，结合这两种情况，一种能够适用于适应野外复杂地

10、形兼顾清理障碍的野外作战的开路清障开路车应运而生。可以为行军降低风险，节省人力物力21。本次课题所研究的开路清障车车可以为大部队快速开辟行军路线，清理沿途障碍，对于不同的道路情况，可以进行灭火，开辟隔离区，清除道路障碍物，并且做到低风险高机动，可以大大节省部队行军所需的时间，同时此次的开路清障车整体所需材料简易，造价较低，也具有良好的推广性和实用性。2研究概况及意义单片机的优点是体积小、扩展灵活、高性价比、高可靠性和功耗低，单片机从开始试验到现在的广泛应用，仅仅使用了几十年的时间，从最开始的大型设备，到现在的精密仪器都可以见到他们的身影。遍布于大多数电子设备之中。单片机是微型控制执行器的简称，

11、它能够实现基本的计算机功能，是最简单的计算机，称得上是应用最多的计算机了，因为它小巧而精致，使用范围比较广阔。平常用到的手机、电脑、家用电器等产品中配有单片机，单片机在信息安全控制系统发挥出重大的作用2o本文利用单片机为核心控制实现了一个基于STM32的开路清障车控制系统。在设计之中，所使用到的硬件方面的模块有单片机主控模块、火焰传感器、驱动模块、超声波模块等。本文先对要采用的主要芯片以及各个模块进行分析，选择要制作物理对象的组件，选择一系列需要的组件，包括满足系统要求的各种指定型号，课题总体系统方案的设计，硬件方面具体的方案及实现，物理调试和试验完成后，记录每次调试和比较得到的数据错误味找到

12、引用源。3研究的具体工作(1)采用火焰感知模块实现火情的感知，火焰模块中含有红外火焰传感器，以及灭火装置，检测火焰并解除火情。(2)采用超声波模块实现对道路上障碍物检测，为车辆避障和清障提供准确的障碍物位置以及障碍物的清理情况。(3)采用火力系统作为本次设计的主动清障单元，仿照枪械激发装置，发射弹药对目标障碍物进行清理，为车辆前进清除较大的障碍物，使车辆可以快速开辟安全通道，快速通过。4解决的主要问题本课题是设计类课题，在设计之初，对于整体设计可能遇到的问题有了一个整体的预估，所需重点解决的问题：(1)车辆稳定性不足：车辆的运行时候，由于地形复杂，有高坡，低谷，碎石等，这要求车辆要有足够的抓地

13、力，为解决这个需求，本次设计中仿照涡轮增压的原理，利用风扇对车辆进行负压，使得其稳定性增加，同时负压能够使车辆可以承受射击装置。(2)车辆清障方式单一：在清理大中型障碍物时，常用的将障碍物整体移走的方法难以实现，需要将中大型障碍物分割处理，再分次移开，为应对这种情况，本次设计采用枪械的发射装置对障碍物进行射击，击碎障碍物，然后进行进行清理。1总体方案论证与设计1.1 设计方案以基于STM32的开路清障车控制系统设计，根据功能来进行划分，包括：主要的控制模块（单片机最小系统）、进行检测的模块（火焰传感器、超声波模块）、驱动模块。在这个以单片机作为核心的基于STM32的开路清障车控制系统设计，作为

14、主控的单片机模块是系统的核心处理部分，可以协调其他模块一起工作，下面就针对这几个模块的选型进行讨论。设计框图，如图Ll所示。超声波模块单片机电源图11设计框图1.2 主控模块的选型和论证本次设计从功能上进行分析，对于主芯片的选择，查阅了相关的资料，并综合的分析了在设计之中的实用性与可靠性，综合拟定的有以下两种比较可行的参考方案：方案一、采用STC89C52单片机。STC89C52单片机是51系列的单片机，来源于STC公司，继承51系列单片机的优良传统误!未找到引用源。而其中有8k的存储空间，可烧录进入大量的程序，具有很多传统的51系列单片机优秀的编写方式，更灵活、效率更高，在解决问题时也更有效

15、。方案二：STM32单片机是专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的，其STM32系列分类众多，可选择性更强，其中STM32F为通用系列，STM32F103为主流级单片机，拥有72MHZ的CPU,最高可以达到IM的FlaSh容量，且兼具电机控制功能，现在也是越来越流行的趋势。本次设计中，需要用到多个电机，且需要对多个电机控制，这对软件和硬件都有一定的要求，52单片机虽然可以基本满足，但是操作起来极为繁琐，而STM32拥有更高的处理速度和更多的扩展功能，性价比更高，根据以上所述综合考虑，最终本次的课题设计的主芯片选择的是STM32系列单片机。2系统硬件电路设计2.1 主控模块设计2.1.

16、1 STM32单片机概述STM32这一款单片机是ARM公司推出了其全新的基于ARMv7架构的32位CortexM3(72MHz)M4(168MHz,额外增加了浮点运算)微控制器内核误!未找到引用源。STO32作为最新一代的单片机，有更强大的功能，更高的性能比。所以，本次设计采用了STM32芯片，一方面它的性能高，方便学习更多新的嵌入式技术；另一外面，跟紧时代的步伐，让自己在未来步入社会的时候更具优势误!未找习用源。要完成本系统的设计，需要用到串口1、串口2、JTAG、LED、3.3v、5v引出等基本外设。串口1主要负责调试代码，与外接模块进行通信，直到各个模块能实现项目里的基本功能。连接过程中，应要认真对照着芯片原理图来进